DIN 1652-3 Nuance 22CrMoS3-5 – Traitement ferrite-perlite et étirage à froid pour composants automobiles haute performance

Présentation de l'acier 22CrMoS3-5

L'acier 22 CrMoS 3-5 (norme DIN 1652-3) est un acier de cémentation au chrome-molybdène à teneur en carbone légèrement supérieure au 20MoCrS4. La nuance « 3-5 » indique une teneur en chrome plus élevée (0,7–1,0 %). L'association d'un traitement thermique ferrite-perlite et d'un étirage à froid confère une excellente combinaison de résistance mécanique, ténacité et aptitude à la cémentation.

Destiné aux pièces fortement chargées en usure : engrenages, arbres à cames, axes de transmission, pignons de boîte de vitesses. Utilisable jusqu'à -60 °C, dimensions nominales optimales ≤ 60 mm. La présence de soufre (0,02–0,035 %) assure une excellente usinabilité.

Propriétés générales

Propriété	Température	Valeur
Densité	20 °C	7,83 g/cm³

Propriétés mécaniques

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Module d'élasticité (E)	-100 °C	217 GPa
	20 °C	212 GPa
	100 °C	207 GPa
	200 °C	199 GPa
	300 °C	192 GPa
	400 °C	184 GPa
	500 °C	175 GPa
	600 °C	164 GPa
Dureté Brinell	20 °C	152 – 301 HB	Selon état de livraison
Coefficient de Poisson	23 °C	0,29	Typique acier chrome-molybdène

Propriétés thermiques

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Coefficient de dilatation thermique	-100 °C	1,05 × 10⁻⁵ 1/K
	20 °C	1,15 × 10⁻⁵ 1/K
	100 °C	1,21 × 10⁻⁵ 1/K
	200 °C	1,27 × 10⁻⁵ 1/K
	300 °C	1,32 × 10⁻⁵ 1/K
	400 °C	1,36 × 10⁻⁵ 1/K
	500 °C	1,40 × 10⁻⁵ 1/K
	600 °C	1,44 × 10⁻⁵ 1/K
Température max service continu	–	-60 à 0 °C
Point de fusion	–	1382 – 1529 °C	Typique acier chrome-molybdène
Capacité thermique massique	-100 °C	423 J/(kg·K)
	20 °C	461 J/(kg·K)
	100 °C	479 J/(kg·K)
	200 °C	499 J/(kg·K)
	300 °C	517 J/(kg·K)
	400 °C	536 J/(kg·K)
	500 °C	558 J/(kg·K)
	600 °C	587 J/(kg·K)
Conductivité thermique	20 °C	41 W/(m·K)
	100 °C	42,7 W/(m·K)
	200 °C	42,8 W/(m·K)
	300 °C	41,6 W/(m·K)
	400 °C	39,9 W/(m·K)
	500 °C	37,8 W/(m·K)
	600 °C	35,6 W/(m·K)
Diffusivité thermique	20 °C	11,4 mm²/s
	100 °C	11,0 mm²/s
	200 °C	10,3 mm²/s
	300 °C	9,5 mm²/s
	400 °C	8,5 mm²/s
	500 °C	7,3 mm²/s
	600 °C	6,0 mm²/s

Propriétés électriques

Propriété	Température	Valeur
Résistivité électrique	20 °C	2,54 × 10⁻⁷ Ω·m
	100 °C	3,00 × 10⁻⁷ Ω·m
	200 °C	3,69 × 10⁻⁷ Ω·m
	300 °C	4,51 × 10⁻⁷ Ω·m
	400 °C	5,45 × 10⁻⁷ Ω·m
	500 °C	6,54 × 10⁻⁷ Ω·m
	600 °C	7,78 × 10⁻⁷ Ω·m

Composition chimique (en % masse)

Élément	Teneur
Carbone (C)	0,19 – 0,24
Chrome (Cr)	0,70 – 1,00
Manganèse (Mn)	0,70 – 1,00
Molybdène (Mo)	0,40 – 0,50
Phosphore (P)	≤ 0,040
Silicium (Si)	0,40
Soufre (S)	0,020 – 0,035

Différences clés avec le 20MoCrS4

• Teneur en carbone plus élevée (0,19–0,24 % vs 0,17–0,22 %) → meilleure aptitude à la cémentation
• Teneur en chrome plus élevée (0,7–1,0 % vs 0,3–0,6 %) → meilleure trempabilité et résistance à l'usure après traitement
• Plage de dureté plus large (152–301 HB) selon l'état de livraison exact

Traitements thermiques recommandés

• Cémentation : 880 – 920 °C, trempe huile/eau, revenu 150 – 200 °C
• Carbonitruration : 820 – 880 °C pour couches moins profondes
• Recuit de ramollissement : 680 – 720 °C si réusinage nécessaire
• Nitruration : 500 – 550 °C pour pièces de précision

Applications automobiles typiques

• Arbres à cames et vilebrequins
• Engrenages de boîte de vitesses à haute charge
• Arbres de transmission et cardans
• Pignons de différentiel